Al aplicar el análisis de genes a células individuales de embriones de ratones tempranos, los investigadores del Instituto Karolinska en Suecia descubrieron etapas celulares del desarrollo fetal previamente desconocidas desde el óvulo fertilizado hasta el ser vivo. El estudio se publica en la revista científica Informes de celda .
En todo el mundo, los investigadores están tratando de encontrar todas las piezas del rompecabezas que describen cómo un óvulo fertilizado se convierte en un ser saludable, a fin de obtener una comprensión detallada del proceso de diferenciación de las células madre totipotentes. Este conocimiento es esencialpara comprender los mecanismos detrás de las enfermedades congénitas y la malformación fetal y, finalmente, cómo tratar las enfermedades con células madre.
"Ser capaz de seguir el proceso de diferenciación de cada célula es el Santo Grial de la biología del desarrollo", dice Qiaolin Deng, investigador del Departamento de Fisiología y Farmacología del Instituto Karolinska y del Hospital Universitario Karolinska de Suecia.
El Dr. Deng dirigió el estudio, que reveló nuevos detalles de la fase crítica entre la unión del embrión al útero y la formación del primer eje anatómico, en cuyo punto las células embrionarias comienzan su viaje hacia la creación de un cuerpo,con un frente y una espalda.
"Es un período crítico cuando se crea todo el plano anatómico", dice ella. "Si no funciona sin problemas, puede causar malformación fetal o la muerte".
Sin embargo, los estados de desarrollo de las células que participan en el proceso no siempre son los mismos. Para mapear lo que sucede en las células individuales, los investigadores utilizaron la secuenciación de ARN de una sola célula en un total de 1.724 células de 28 embriones de ratónen cuatro etapas tempranas de desarrollo 5,25 a 6,5 días. Se expresó un promedio de 8.577 genes en cada célula.
Usando el análisis bioinformático, las células se clasificaron en diferentes tipos de células en función de qué genes estaban activos o inactivos, lo que permitió a los investigadores ver el orden en que se activaron los genes. El resultado fue un mapa de ruta molecular deLos eventos que controlan la diferenciación celular.
"El estudio ha revelado detalles previamente desconocidos sobre lo que sucede antes de que el embrión temprano obtenga su primera orientación espacial, y demostró que las células a lo largo del futuro eje cabeza-cola tienen un potencial de diferenciación diferente", dice el Dr. Deng.
Al mismo tiempo que comienza a formarse el eje anatómico, se inicia otro proceso en el embrión femenino, que contiene dos cromosomas X, uno de cada progenitor biológico. Estudios anteriores en ratones han demostrado que el cromosoma X paterno se apaga primerocompletamente en el embrión para que los embriones femeninos no tengan el doble de actividad genética que los hombres. La copia del cromosoma X paterno permanece apagada en las células que forman la placenta y el saco vitelino, pero se reactiva en las células del embrión. Luego, una inactivación aleatoriadel cromosoma X materno o paterno. Por lo tanto, los embriones femeninos comprenden un "mosaico" de células, en las cuales el cromosoma X materno o paterno está activo.
El nuevo estudio muestra que la primera inactivación de la copia X paterna no ocurre en la medida que se creía anteriormente.
"Lo interesante, en cuanto a las moléculas, es que los cromosomas X paternos que se reactivan nunca se han apagado por completo. La inactivación aleatoria también tiene lugar a diferentes velocidades en las células del embrión".
Los resultados del estudio arrojan nueva luz sobre el desarrollo temprano del embrión en animales, incluidos los humanos.
"El conocimiento de los eventos y factores que rigen el desarrollo del embrión temprano es indispensable para comprender los abortos espontáneos y las enfermedades congénitas", dice el Dr. Deng. "Alrededor de tres de cada 100 bebés nacen con malformación fetal causada por una diferenciación celular defectuosa".
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Materiales proporcionados por Instituto Karolinska . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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